浅谈斜跨拱桥钢箱拱安装施工技术

浅谈斜跨拱桥钢箱拱安装施工技术

李亮杜彩虹

湖北顺达公路工程咨询监理有限公司湖北武汉430070

摘要：现代桥梁工程建设不仅是为了满足通行，同时希望其能成为当地的一个标志性建筑，斜跨拱桥就是以其独特的结构形式和优美的整体外观赢得人们的赞赏。基于此，本文阐述了斜跨拱桥的结构及其受力，结合某斜跨拱桥钢箱拱工程为例，对斜跨拱桥钢箱拱安装施工技术进行了论述分析。

关键词：斜跨拱桥；结构；受力；钢箱拱；安装施工技术

1斜跨拱桥的结构功能及其受力分析

1.1斜跨拱桥的结构功能分析。斜跨拱桥的结构功能是供人和物体跨越障碍物（河流山谷等），主要为跨越结构。建桥的主要目的是为了解决通行。对于斜跨拱桥而言，行车净空是制约其通行能力的重要因素。因此如何改善斜跨拱桥行车净空是保证其通行能力的关键。斜跨拱桥吊索采用空间索面，各吊索与桥面均有倾角，而且吊索在拱肋上的锚固点与主梁中心线不对称，尤其是靠近主梁梁端支点附近的几对吊索，其拱肋上锚固中心偏离桥面中心较大，导致应能吊索与桥面横向倾角较小，对行车十分不利。此外由于拱肋横跨桥面，拱肋本身也影响行车净空。

1.2斜跨拱桥的受力形态分析。受力形态包括结构内部荷载的传递方式及其平衡时的内力状态，其是结构体系的内核。斜跨拱桥拱轴线与主梁轴线不重合，成一定的夹角。与常规拱桥不同，斜跨拱桥主梁在倾斜吊索的作用下有平面内的转动力矩；拱肋除了承受轴力和面内弯矩外，在斜吊索作用纱将承受较大的面外弯矩和扭矩，如果桥面线形位于平曲线和缓和曲线上，将造成吊索布置在拱肋平面的投影不对称，所以拱肋平面内弯矩不对称，同时主梁在不对称吊索力作用下有纵桥向不平衡水平力存在。

2某斜跨拱桥钢箱拱工程的概况

某斜跨拱桥钢箱拱工程的概况：某桥梁310m，其主桥桥型布置为五跨五拱刚性梁刚性拱斜跨拱桥结构，设置高度不等的5个钢箱拱，拱轴线采用二次抛物线，主梁采用钢箱梁，主梁与钢拱之间设有吊杆拉索。全桥共有5个钢箱拱，分65，45，90m3种跨径，5个钢箱拱总重量为2324t，高度分别为63，48，78m（下文分别简称中拱、小拱、大拱）。拱截面为带倒角的等腰三角形，拱截面高度由拱脚至拱顶呈线性变化，底面尺寸均为800mm；大拱和中拱钢板厚度为25mm、小拱为20mm；钢箱拱内部设有横隔板及纵向加劲板；5个钢箱拱采用顺桥向间跳跨越主梁的布置方式，中拱与小拱在1号、4号墩处共用拱座，小拱与大拱在2号、3号墩处共用拱座。大拱顺桥向跨度为83m、中拱为58.4m、小拱为40m，钢箱拱轴线为二次抛物线。钢箱拱与拱座采取无铰固结方式，钢箱拱埋入混凝土拱座深度为1.8m，拱脚内部分灌注微膨胀混凝土，拱脚处设有钢锚箱，采用竖向预应力束将钢锚箱与拱座混凝土进行锚固。

3某斜跨拱桥钢箱拱安装施工技术的分析

3.1某斜跨拱桥钢箱拱安装施工方案分析。某斜跨拱桥工程的主桥整体采用“先梁后拱”施工方案，首先搭设钢箱梁拼装和拖拉支架，采用板单元原位拼装和拖拉方案安装、组拼及焊接钢箱梁，形成整体；钢箱梁整体支承在墩顶支座和支架临时支点上，在钢箱梁上拼装钢箱拱支架，在支架上分节段起吊安装、调整、组拼及焊接钢箱拱，直至合龙；钢箱拱支架落架，安装吊杆拉索并进行第一次张拉；钢箱梁支架落架、安装二期恒载，根据主桥线形进行第二次张拉、调索。

3.2预埋钢锚箱及拱脚段安装施工定位分析。主要表现为：（1）预埋钢锚箱施工分析。钢锚箱位于混凝土拱座中，通过竖向预应力束与拱座锚固，施工中在其顶板上进行拱脚段的安装、定位及焊接。首先在承台上进行定位支架的安装，然后安装钢锚箱。由于现场制作场地限制、钢锚箱自重较大（最重达186t），采取板单元原位组拼焊接的方法。现场主要控制钢锚箱平面偏差、顶板高程和水平度，以及钢结构焊接质量，为拱脚段安装做好准备。（2）拱脚段安装施工定位分析。拱脚段为钢箱拱安装的初始节段，其定位精度极为重要。为确保定位精度和施工便利，拱脚段尽量采用小节段，选择在填充混凝土面以上、第一道横隔板上部300mm处作为分段线，分段线与拱轴线正交，高度最高为6.5m。在拱脚段内倾面和两侧面焊接反力牛腿作为定位调节装置。利用千斤顶支承在牛腿和钢锚箱顶面之间，根据测量数据进行实时调节，直至高程、轴线偏差在5mm以内，然后进行定位焊锁定拱脚段、环焊缝和加劲板焊接。

3.3钢箱拱安装施工技术要点分析。本工程的钢箱拱安装施工技术要点主要表现为：（1）施工人员通过顶面攀登挂梯上至节段顶面，将千斤绳下端通过卸扣与钢箱梁吊点连接，注意钢丝绳编号及其长度应符合要求；起吊前在节段底口拉结2根缆风绳。（2）650t履带吊机缓慢起钩吊起钢箱拱节段，辅助吊机配合吊起节段尾部，起升至一定高度后进行配合翻身，使节段完全由650t履带吊机吊起。（3）翻身完成后，650t履带吊机在空中起吊节段并静停3～5min，使吊机结构受力传递均衡、确保提升安全；然后操作履带吊机将钢箱拱节段提升至高于安装面以上1～2m，水平旋转臂杆使节段向安装位置移动，接近就位后调整履带吊机水平幅度使之接近对接位置，钢箱梁上作业人员可通过节段底口缆风绳拉动块段水平旋转调整对接位置。（4）节段旋转、大致方向准确后，履带吊机可在信号员指挥下缓慢松钩，使吊装节段底口进入上一节段导向牛腿内，并慢慢滑入限位牛腿形成的导向槽内；吊装节段底口与上一节段顶口接近后，利用；中钉打入临时连接板栓孔中，使结构截面精确对位，冲钉打入后应立即在其余连接板栓孔中穿入连接螺栓，并利用加力扳手拧紧螺栓，从而将接头缝隙拉紧，直至最终2个节段对接严密精确。

3.4钢箱拱合龙施工技术要点分析。本工程的钢箱拱合龙施工技术要点主要表现为：（1）合龙口测量及合龙调整措施。首先对两侧钢箱拱悬臂端进行测量，对钢箱拱线形进行拟合，分析合龙口偏差情况，包括轴线偏位、高程偏差、相对高差、截面扭转、合龙口尺寸等。合龙调整措施采用钢箱拱主平面内横向、竖向起顶的方式调整。（2）合龙前的准备工作。第一、根据合龙口测量结果和线形拟合情况，利用横向、竖向起顶调整高程、高差、合龙口尺寸，确保平面及高程偏差不大于10mm，截面扭转不大于1。第二、在温度恒定的时段将横向起顶撑杆与钢箱拱临时焊接锁定，锁定后对两侧合龙口悬臂端进行精确测量（连续观测24h）。每截面共测6个点，包括钢拱上下面板4个角点，顶底板中心点，计算出合龙段配切量。第三、在地面进行合龙段精确配切，切割预留量。（3）合龙。第一、本工程的钢箱拱合龙在温度恒定的清晨及夜间进行合龙段起吊安装。第二、在合龙口两端截面腹板及底板上安装码板，合龙段缓慢吊放入合龙口，通过腹板及底板码板导向、限位，人工利用千斤顶等小型机具进行微调，然后利用码板焊接锁定合龙段，吊机松钩。第三、进行合龙段环焊缝焊接。第四、解除合龙段顶撑杆临时约束，完成合龙施工。

4结束语

综上所述，桥梁工程建设的结构形式要与当地环境和谐统一，而斜跨拱桥拱肋从主梁就能斜跨至另一侧，吊索采用空间索面，因此无论是整体外观还是通行过程中的视觉效果，均能展现出较强的空间立体效果，因此对斜跨拱桥钢箱拱安装施工技术进行分析具有重要意义。

参考文献

[1]吴学华等.斜跨拱桥的力学特性及工程实践[J].武汉理工大学学报，2010（1）.

[2]张九春，顾娟.浦东大道管线桥先梁后拱架设方法研究[J].世界桥梁，2010（1）.

[3]李世军.太原北中环斜跨拱桥钢箱拱安装施工技术[J].世界桥梁，2014（01）.